C++ 标准库 iterator 功能用法运用详解-编程知识

C++ 标准库 iterator 功能用法运用详解

news/2025/3/9 19:48:13/文章来源:https://www.cnblogs.com/baisemoshui/p/18761245

C++标准库中的<iterator>头文件提供了一组工具，用于遍历容器中的元素。以下是关于<iterator>的功能、用法及运用的详解：

一、功能概述

<iterator>头文件主要定义了迭代器的类别标签、迭代器适配器以及迭代器操作函数。迭代器是C++标准模板库（STL）中的核心概念之一，它允许程序员以统一的方式访问容器中的元素，而不需要关心容器的具体实现细节。

二、迭代器类别

<iterator>中定义了五种迭代器类别标签，用于标记不同类型的迭代器：

input_iterator_tag：表示输入迭代器，只能进行单次读取操作，不能进行写入操作。
output_iterator_tag：表示输出迭代器，只能进行单次写入操作，不能进行读取操作。
forward_iterator_tag：表示正向迭代器，可以进行读取和写入操作，并且可以向前移动。
bidirectional_iterator_tag：表示双向迭代器，除了可以进行正向迭代器的所有操作外，还可以向后移动。
random_access_iterator_tag：表示随机访问迭代器，除了可以进行双向迭代器的所有操作外，还可以进行随机访问，例如通过下标访问元素。

三、迭代器适配器

迭代器适配器允许将迭代器转换为具有特定功能的迭代器，包括：

back_insert_iterator：用于在容器的末尾插入元素。
front_insert_iterator：用于在容器的开头插入元素，适合std::deque或std::list等容器的头部插入。
insert_iterator：在容器的指定位置插入元素，根据提供的迭代器位置插入。

此外，还有将迭代器转换为反向迭代器的适配器，使迭代器能够从容器的末尾向开头遍历。

四、迭代器操作函数

<iterator>还提供了一些迭代器操作函数，用于控制迭代器的行为：

advance(InputIterator& it, Distance n)：将迭代器it向前或向后移动n个位置。
distance(InputIterator first, InputIterator last)：计算两个迭代器first和last之间的元素数量。

五、用法与运用

定义迭代器：
- 正向迭代器：容器类名::iterator 迭代器名;
- 常量正向迭代器：容器类名::const_iterator 迭代器名;
- 反向迭代器：容器类名::reverse_iterator 迭代器名; 或 容器类名::const_reverse_iterator 迭代器名;
遍历容器：

使用迭代器遍历容器是<iterator>头文件的主要应用之一。例如，使用for循环和迭代器遍历std::vector：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};for (std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

使用迭代器适配器：

迭代器适配器可以简化某些操作，如使用std::back_inserter将元素复制到std::vector的末尾：

#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {std::vector<int> source = {1, 2, 3};std::vector<int> destination;std::copy(source.begin(), source.end(), std::back_inserter(destination));for (int val : destination) {std::cout << val << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

使用迭代器操作函数：

迭代器操作函数如std::advance和std::distance可以用于控制迭代器的位置和计算迭代器之间的距离：

#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};auto it = vec.begin();std::advance(it, 2); // 将迭代器向前移动2个位置std::cout << *it << std::endl; // 输出3auto dist = std::distance(vec.begin(), it); // 计算迭代器之间的距离std::cout << "Distance from begin: " << dist << std::endl; // 输出2return 0;
}